果园采摘机械的现状及发展趋势_蓝峰

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1、2010年11月农机化研究第11期果园采摘机械的现状及发展趋势蓝峰，苏子昊，黎子明，谢舒(江西省农业机械研究所，南昌330044)摘要:介绍了果实机械化采摘的意义和机械采摘的主要方式;阐述了国内外果园机械式采摘和机器人采摘的发展历程、研究现状;同时，描述了部分采摘机械及其工作原理，指出了制约我国果园采摘机械发展的因素，最后分析了果园采摘机械的发展趋势。关键词:果园采摘机械;制约因素;发展趋势中图分类号:S233．75文献标识码:A文章编号:1003－188X(2010)11－0249－04大大提高;从60年代后期开始，欧美一些国家将水果0

2、引言采摘机械与果树的培育和修剪结合起来研究，如修整［2］我国是世界第一大水果生产国和世界第一大水树形使其适合机械化作业;70年代出现了各种动力果消费国，2008年我国水果总产量已超过6000万t，切割式采摘机械，例如油锯、气动剪。比较著名的气约占全球产量的14%。水果种植业的迅速发展提升动剪厂商有瑞士的FELCO公司，日本的ARS公司，意了果园机械的市场需求。大利的CAMPAGNOLA公司，其产品有F系列和Star［3］采摘作业所用劳动力占整个生产过程所用劳动系列气动剪。力的33%～50%，采摘作业比较复杂，季节性很强，若日本在20纪90

3、年代初着手研究陡坡地果园的机使用人工采摘，不仅效率低、劳动量大，而且容易造成械化。四国农业试验场研制的采用枢轴式摆动悬挂果实的损伤。使用采摘机械不仅提高采摘效率，而且机构作为行走部分的自走式采摘车，使用电视摄像机降低了损伤率，节省了人工成本，提高了果农的经济和无线电控制组合。该采摘车的轮距宽，重心低，故效益。因此，提高采摘作业机械化程度有重要的意爬坡能力强;采用就地车轮正反转机构，故回转能力义。随着农业从业者的减少及老龄化趋势不断加大，好;采用枢轴悬挂机构，因而使机体摆动小、行走稳［4］采摘机械的开发利用具有巨大的经济效益和广阔的定，适合

4、在坡度15°～30°的地区使用。市场前景。1．2机器人采摘目前国外对采摘机械的研究是以采摘机器人为1国外果园采摘机械现状主。20世纪70年代末期，随着计算机和自动控制技1．1机械式采摘术的迅速发展，美国首先开始研究各种农业机器人。20世纪40年代初法国率先研制出人工操作的简自1983年第一台采摘机器人在美国诞生以来，易采摘器，40年代中期美国开始研究振摇式采摘机历经了20多年的研究和试验，以日本为代表的发达械，用来采摘胡桃和杏等水果;到50年代中期，利用国家，包括美国、法国、荷兰、英国、西班牙等国相继试振摇果树方式收获水果的采摘机械在欧美

5、国家得到验成功了多种采摘机器人，如苹果、柑橘、番茄、西瓜［5］了发展和普遍应用，出现了拖拉机驱动的振摇采摘和葡萄等果实采摘的具有人工智能的机器人。［1］采摘机器人主要由机械手、末端执行器、视觉识机。20世纪60年代，振摇采摘机械的结构由单一的定冲程推摇机发展到惯性式振摇机、气力振摇机和别系统和行走装置等4大系统组成。在日本首先是使用动力驱动橡胶棒冲撞果枝振落果实的撞击式等京都大学NoboruKawamura等人在20世纪80年代中多种类型的果园采摘机械;60年代中期，美国研究出期研制了五自由度关节型机械手，但这种机械手的工液压升降平台车，

6、配合采摘工具使用，使得采摘效率作空间并没有包含所有果实的位置，而且机械手末端执行器的可操作度也低。同时韩国研制的苹果采摘收稿日期:2010－01－26机器人采用了极坐标机械手，旋转关节可左右移动，作者简介:蓝峰(1965－)，男，南昌人，高级工程师，(E－mail)suzi-hao992@yahoo．com．cn。丝杆关节可以上下移动，从而工作空间可达3m。20·249·2010年11月农机化研究第11期世纪90年代，日本岗山大学NaoshiKondo等人在番茄别率偏低、损伤率较高、制造成本过高。随着传感器采摘机器人上设计出了具有7个自由

7、度的能够指定及计算机视觉等技术的发展，采摘机器人的研究还需［6］采摘姿态的机械手。自由度越高，其手部运动越灵在以下几个方面进行努力:一是要找到一种可靠性活，控制越复杂。好、精度高的视觉系统技术，能够检测出所有成熟果末端执行器类似于人的手指，其设计采用仿生实，精确对其进行定位;二是提高机械手和末端执行学，即末端执行器结构取决于采摘对象的生物特性、器的设计柔性和灵巧性，成功避障，提高采摘的成功理化特性，手指的数量和形状与果实的外形特征密切率，降低果实的损伤率;三是要提高采摘机器人的通相关。对于摘取方式，多数采摘机器人使用剪刀剪断用性和利用率。

8、果柄或直接用手爪拧断果柄。荷兰农业环境工程研究所(IMAG)发明了一种电极切割法，利用特殊电极［7］产生高温(1000℃)切割，可防止断口的感染。行走装置有3种形式:车轮式、履带式、人形结构，